#include <iostream>
#include <functional>
#include <memory>
#include <thread>
#include <future>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
#include <vector>

class Threadpool
{
public:
    using Functor = std::function<void(void)>;

    Threadpool(int thr_count = 1) : _stop(false)
    {
        // 初始化线程池
        for(int i = 0; i < thr_count; i++)
        {
            _threads.emplace_back(&Threadpool::Entry, this);
        }
    }

    ~Threadpool()
    {
        Stop();
    }

    // Push用户要实现的任务放入_taskpool任务池中，使用package_task对象和参数封装为匿名函数放入任务池。
    // Push返回future<>对象给用户以获取任务运行结果，但不知道具体什么类型。所以使用auto，通过decltype进行推导
    template<class F, class ...Args> // Args表不定参数
    auto Push(F&& func, Args&& ...args) -> std::future<decltype(func(args...))>
    {
        // 1. 构建package_task对象
        using return_type = decltype(func(args...)); // 获取package_task<?>对象的类型
        auto tmp_func = std::bind(std::forward<F>(func), std::forward<Args>(args)...); // 由于右值引用，用forward完美转发
        auto task = std::make_shared<std::packaged_task<return_type()>>(tmp_func); // 用于在堆上开辟空间
        // 2. 构建匿名函数，内部执行package_task对象
        {
            std::unique_lock<std::mutex> lock(_mutex);
            // 3. 将匿名函数抛入任务池中
            _taskpool.push_back([task](){
                (*task)();
            });
            _cond.notify_one(); // push一个任务后，唤醒一个线程执行。
        }
        // 4. 返回future对象
        std::future<return_type> fu = task->get_future();
        return fu;
    }

    // 停止后，唤醒所有线程，执行完所有任务后退出等待 
    void Stop()
    {
        if(_stop == true) return;
        _stop = true;
        _cond.notify_all();
        for(auto &thread : _threads)
        {
            thread.join();
        }
    }
private:
    // 线程入口函数，内部不断从任务池_taskpool中取出任务执行
    void Entry()
    {
        while(!_stop)
        {
            std::vector<Functor> tmp_taskpool;
            {
                std::unique_lock<std::mutex> lock(_mutex);
                // 等待任务池不为空，或者_stop被置位返回。先阻塞，被唤醒并获取锁后检查条件是否为true，是返回，否继续阻塞
                _cond.wait(lock, [this](){ return _stop || _taskpool.size(); });
                // 取出所有任务
                tmp_taskpool.swap(_taskpool);
            }
            for(auto &task : tmp_taskpool)
            {
                task();
            }
        }
    }
private:
    std::atomic<bool> _stop; // 原子性
    std::mutex _mutex; // 互斥锁
    std::condition_variable _cond; // 条件变量
    std::vector<std::thread> _threads; // 线程池，注意互斥锁和信号量必须放在线程上面
    std::vector<Functor> _taskpool; // 任务池
};


int Add(int a, int b)
{
    return a + b;
}

int main()
{
    Threadpool tp(3);
    for(int i = 0; i < 10; i++)
    {
        std::future<int> fu = tp.Push(Add, 11, i);
        std::cout << fu.get() << std::endl;
    }

    tp.Stop();

    return 0;
}